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陕南宁强地区汉页1井五峰组-龙马溪组黑色页岩储层特征

时间:2024-08-31

姬永涛 康少伟

(1.陕西天地地质有限责任公司,陕西 710054;2.陕西煤田地质油气钻采有限公司,陕西 710054)

中国页岩气资源量约为陆上常规天然气资源量的2倍,具有良好的发展前景,随着水平井钻完井技术及分段压裂技术的突破,页岩气资源的战略地位逐渐为人们所重视。四川盆地及其周缘广泛发育下志留统龙马溪组-上奥陶统五峰组黑色页岩,其具有厚度大、有机质丰度高、热演化程度高的特点,中石油已于2010年在四川盆地威远地区志留系获得商业性气流,证实了四川盆地五峰组-龙马溪组页岩是有利的勘探层系之一。然而,广大盆缘地区页岩气勘探相对滞后,尚未发现工业性页岩气流,仍需进一步加强研究。本文以位于四川盆地西北缘陕南宁强地区的汉页1井为对象,对其五峰组-龙马溪组黑色页岩层段的岩矿特征、物性条件及地球化学特征等储层特征进行研究。

1 地质概况

陕南宁强地区构造位置位于上位于上扬子板块北缘龙门山构造带、汉南隆起及米仓山隆起的构造交接部位。汉页1井位于宁强县铁锁关镇,构造上位于上扬子板块北缘宁强向斜东部。

南华纪以后,扬子陆块进入盖层沉积阶段,陕南宁强地区开始接受台地相-浅海陆棚相稳定沉积;至印支期伴随着华北板块与华南板块碰撞,扬子陆块出现间歇性整体隆升剥蚀、海水逐渐退出,研究区进入陆内演化阶段,形成扬子周缘冲断褶带的一部分。

区内地层区划隶属华南地层大区、上扬子地层区、米仓山-大巴山地层分区之宁强地层小区,以古生代地层为主体,存在少量中生代地层,中上志留统、泥盆系、石炭系在区内大面积缺失。

2 储层特征

2.1 地层岩性

在扬子区,五峰组-龙马溪组暗色页岩外观相似,仅依据岩石地层划分难以纵向细分小层,因此,本文采用目前被广大专家学者所认可的划分方案,对五峰组-龙马溪组暗色页岩进行研究。

汉页1井五峰组-龙马溪组埋藏深度389.6~625.4m,厚235.8m。上部和下部为灰绿色页岩,中部为灰绿色泥岩,多夹灰白色泥灰质薄层,底部为一套黑色、黑灰色页岩,多见笔石化石(图1)。

图1 汉页1井五峰组-龙马溪组暗色页岩层段笔石化石

2.2 岩矿特征

通过对汉页1井岩心进行X-衍射全岩衍射分析,结果表明,汉页1井五峰组-龙马溪组暗色页岩层段矿物组分以石英和粘土矿物为主,含少量长石、方解石、白云石和黄铁矿(表1)。石英含量17%~64%,平均为33.25 %;粘土矿物含量17%~67%,平均为42.8%,以伊利石为主(图2),其次为绿泥石;长石含量3%~24%,平均为15%;碳酸盐矿物含量较少,平均为5.2%。

表1 汉页1井五峰组-龙马溪组暗色页岩矿物含量一览表

续表

(图a:×4000,丝片状伊利石,见方解石;图b:×4000,球状黄铁矿和丝片状伊利石)图2 汉页1井五峰组-龙马溪组暗色页岩段扫描电镜照片

2.3 物性条件

(1)孔隙类型

页岩储层的孔隙可分为基质孔隙和裂缝。基质孔隙有残余原生孔隙、有机质生烃形成的微孔隙、粘土矿物伊利石化形成的微孔隙和不稳定矿物溶蚀形成的溶蚀孔隙等;裂缝主要是由构造运动或有机质生烃产生轻微超压所形成的微裂缝。

根据扫描电镜照片来看,汉页1井五峰组-龙马溪组黑色页岩层段的孔隙类型主要有晶间孔、铸模孔以及微裂缝等(图3)。

(图a:×5000,1~5微米铸模孔,周围为丝片状伊利石,见黄铁矿;图b:×10000,1~2微米晶间铸模孔隙,周围伊利石;图c:×3200,2~8微米微缝隙,周围为丝片状伊利石和黄铁矿单晶;图d:×2600,片状黑云母2~5微米晶间孔隙)图3 汉页1井五峰组-龙马溪组暗色页岩段孔隙类型

(2)比表面

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比表面是指单位体积岩石内孔隙总内表面积或岩石骨架的总表面积。岩石颗粒直径是其比表面的主要影响因素,由于泥质颗粒非常细小,所以岩石中泥质含量越高则其比表面越大,其吸附能力也越强。

根据分析测试结果来看,该井五峰组-龙马溪组下部黑色页岩段比表面在11.47~21.76m2/g之间,平均为12.67m2/g,其比表面值较大,说明其具有较强的吸附能力,有利于页岩气藏的形成。

(3)孔、渗特征

通过实验测试,汉页1井五峰组-龙马溪组下部黑色页岩孔隙度在0.91%~4.13%,平均为1.79%;渗透率在(0.00035~0.00139)×10-3μm2,平均为0.00098×10-3μm2,其隙度较低、渗透条件较差,为典型的低孔低渗储层。

3 地球化学特征

通过对汉页1井五峰组-龙马溪组富有机质泥页岩层段进行样品采集和室内分析测试工作,其地球化学特征主要从有机质类型、有机碳含量(Toc)、有机质成熟度(Ro)等几个方面进行研究。

3.1 有机质类型

在不同沉积环境中,由不同来源的沉积物形成不同类型的有机质,其性质和生烃潜力差别很大,这种差异与有机质的化学组成和机构有关。

干酪根样品分析结果表明:汉页1井五峰组-龙马溪组黑色页岩层段干酪根类型主要为Ⅰ型(腐泥型干酪根),主要来自藻类沉积物。干酪根组分主要为腐泥组,含量平均为92%;其次为惰质组和镜质组,其平均含量分别为4.7%和3.29%;壳质组含量为0。

3.2 有机碳含量

有机碳含量(TOC)是指单位重量岩石中有机碳的重量,是评价烃源岩有机质丰度最重要的指标,可直接判断烃源岩的生烃能力。

汉页1井五峰组-龙马溪组暗色泥页岩段有机碳含量分布在0.21%~4.44%,平均为1.11%,其有机碳含量中等。

3.3 有机质成熟度

有机质成熟度(Ro)指沉积有机质在温度、时间等因素的综合作用下向石油和天然气演化的程度。有机质成熟度是衡量烃源岩生烃能力的重要指标之一,也是评价一个地区或某一烃源岩系生烃量及资源前景的重要依据。

镜质体反射率测试结果表明,汉页1井五峰组—龙马溪组暗色泥页岩段镜质体反射率最大为1.65%,最小为1.29%,平均为1.44%,说明其热演化程度较高,已经进入热成熟生气阶段。

4 结论

(1)汉页1井五峰组-龙马溪组为浅海陆棚相沉积,岩性以灰绿色页岩、泥岩为主,黑色页岩在底部比较发育;暗色页岩层段矿物组分以石英和粘土矿物为主,含少量长石、方解石、白云石和黄铁矿,脆性矿物含量平均在55%以上。

(2)汉页1井五峰组-龙马溪组黑色页岩层段有机质类型主要为Ⅰ型干酪根;有机碳含量含量中等,平均为1.11%;镜质体反射率平均为1.44%,热演化程度较高,已经进入热成熟生气阶段。

(3)汉页1井五峰组-龙马溪组黑色页岩层段的孔隙类型主要有晶间孔、铸模孔以及微裂缝;其比表面值较大,平均为12.67m2/g,具有较强的吸附能力;孔隙度及渗透率比较低,为典型的低孔低渗储层。

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